CN104618240B - 用于软件定义数据中心网络中动态多径转发的方法和设备 - Google Patents

用于软件定义数据中心网络中动态多径转发的方法和设备 Download PDF

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Abstract

公开一种用于软件定义数据中心网络中动态多径转发的方法和设备。提供了在逻辑地集中的控制器中的用于在软件定义的网络中进行动态多径转发的机制。该机制识别用于流的多转发路径的集合。该机制为多转发路径的集合中的每个多转发路径分派虚拟目的地地址。该机制将基于虚拟目的地地址的转发规则安装在每个多转发路径的交换机中，并且将重写规则安装在多转发路径的集合中的所有路径的出口交换机中。每个重写规则将虚拟目的地地址之一重写为真实目的地地址。该机制配置入口交换机，以基于多径策略动态地从多转发路径的集合中选择路径，并且将目的地地址从真实目的地地址重写为与选择的路径对应的虚拟目的地地址。

Description

用于软件定义数据中心网络中动态多径转发的方法和设备
技术领域
本申请总体上涉及一种改进的数据处理设备和方法，更具体地讲，涉及用于软件定义的数据中心网络中的动态多径转发的机制。
背景技术
软件定义的联网(SDN)是一种允许网络管理员通过低级功能的提炼来管理网络服务的计算机联网的方案。这是通过使决定通信量被发送到哪里的系统(控制面)与将通信量转发到所选择的目的地的底层系统(数据面)分离来实现的。利用SDN，网络智能和状态在逻辑上被集中，并且从应用提炼底层网络基础设施。
SDN需要用于使控制面与数据面进行通信的一些机制。一个这样的机制OpenFlow(开放流)是专门为构造所支持的网络装置的控制面和数据面之间的通信的SDN而设计的标准接口。OpenFlow允许直接访问并且操纵网络装置(例如，物理的和虚拟的(基于管理程序的)交换机和路由器)的转发面。OpenFlow协议定义了可以由外部软件应用用来对网络装置的转发面进行编程的基础基元，类似于处理器的指令集。
基于可以由SDN控制软件静态地或动态地编程的预定义的匹配规则，OpenFlow使用流的概念来识别网络通信量。由于OpenFlow允许在非常细粒度匹配的基础上对网络进行编程，所以基于OpenFlow的SDN架构提供了极端粒度控制，使得网络能够对在应用级别、用户级别和会话级别的实时变化做出响应。
发明内容
在一个说明性实施例中，提供一种在数据处理系统中的用于在软件定义的网络中进行动态多径转发的方法。该方法包括：识别用于流的多转发路径的集合。流的每个包由源端点发出并且具有与目的地端点对应的真实目的地地址。该方法还包括：为多转发路径的集合中的每个多转发路径分派虚拟目的地地址。该方法还包括：将基于虚拟目的地地址的转发规则安装在每个多转发路径的交换机中，并且将重写规则安装在多转发路径的集合中的所有路径的出口交换机中。每个重写规则将虚拟目的地地址之一重写为真实目的地地址。该方法还包括：配置入口交换机，以基于路径选择策略动态地从多转发路径的集合中选择路径，并且将目的地地址从真实目的地地址重写为与选择的路径对应的虚拟目的地地址。
在其它说明性实施例中，提供一种包括具有计算机可读程序的计算机可用或可读介质的计算机程序产品。当在计算装置上执行所述计算机可读程序时，所述计算机可读程序使计算装置执行以上参照方法说明性实施例概述的操作中的各个操作以及以上参照方法说明性实施例概述的操作的组合。
在另一个说明性实施例中，提供一种系统/设备。该系统/设备可包括：一个或多个处理器；和存储器，该存储器耦合到所述一个或多个处理器。存储器可包括指令，当由所述一个或多个处理器执行所述指令时，所述指令使所述一个或多个处理器执行以上参照方法说明性实施例概述的操作中的各个操作以及以上参照方法说明性实施例概述的操作的组合。
考虑到下面对本发明的示例性实施例的详细描述，将会描述本发明的这些和其它特征和优点，或者本发明的这些和其它特征和优点将会对于本领域普通技术人员而言变得清楚。
附图说明
当结合附图阅读时，通过参照下面对示例性实施例的详细描述，将会最好地理解本发明以及优选的使用模式及其另外的目的和优点，其中：
图1描述可实现说明性实施例的各方面的示例性分布式数据处理系统的图形表示；
图2是可实现说明性实施例的各方面的示例性数据处理系统的框图；
图3是可实现说明性实施例的各方面的示例性软件定义的网络的框图；
图4表示根据说明性实施例的源和目的地之间的多个端对端路径；
图5表示根据说明性实施例的多径规则安装；
图6表示可实现示例性实施例的各方面的开放虚拟交换机(Open vSwitch)；以及
图7是表示根据说明性实施例的用于在软件定义的数据中心网络中进行动态多径转发的机制的操作的流程图。
具体实施方式
说明性实施例提供一种用于在软件定义的数据中心网络中进行动态多径转发的机制。以太网包的转发需要网络中的交换机具有用于指定向什么方向发送传入的包的匹配规则。软件定义的联网(SDN)引入了从逻辑地集中的控制器计算并安装这些规则的概念。如果每个流仅被允许一个路径，则这引起低效率。
多径传输设立源和目的地之间的多个转发路径，并且允许给定包从可用的多个路径的集合中挑选。这引入了确定如何高效地将这些多个路径用于在源目的地对之间转发包的问题。使用按照包的多径传输，可以独立地在不同路径上潜在地发送给定流中的每个包。由于可能因为路径延时的差异而在目的地发生的包重新排序开销，按照包的多径传输通常更加昂贵并且更加难以在面向连接的网络中实现。另一方面，当使用按照流的多径传输时，可以在不同路径上潜在地发送每个流，但是来自给定流的所有包保持在单个路径上以保留流中的包次序。按照流的多径传输通常是优选的多径传输方案，对于数据中心网络而言尤其如此，因为数据中心内部的通信量的99.9％使用传输控制协议(TCP)、即面向连接的协议。
当前数据包(或简单地称为“包”)的转发需要数据网络中的交换机具有用于指定向什么方向发送传入的包的匹配规则，例如，在每个交换机处确定通过交换机的哪个端口发送包。软件定义的联网(SDN)架构允许从逻辑地集中的控制器计算并安装这些匹配规则。在OpenFlow协议下，匹配规则是基于12元组(OpenFlow允许基于12个头字段安装匹配规则)的。OpenFlow中的字段的匹配可以是显式匹配或通配符匹配。通配符匹配意味着交换机不关心什么值位于指定字段中。显式匹配是二元匹配，即匹配或不匹配。虽然OpenFlow协议支持安装具有包头字段的非常细粒度匹配的规则，但总体灵活性受到交换机中的可以存储细粒度转发状态的可用贮存器的限制。细粒度转发规则通常被安装在三元内容可寻址存储器(TCAM)中。
在当前交换机中，TCAM是具有非常有限的存储容量的珍贵资源(例如，交换机仅可提供对750-1K匹配规则的支持)，因为TCAM需要SRAM的6-7x的芯片面积以保存相同信息。当前交换机硬件中的TCAM受到限制，因为它们被设计为实现策略规则(诸如，访问控制和服务质量(QoS))而不是基础转发。OpenFlow使得硬件能够允许灵活地使用TCAM实现任何细粒度规则。然而，由于TCAM尺寸限制，实际的实现方式被迫使用更粗粒度匹配规则和规则聚合技术，因此无法提供由SDN意在使用的细粒度动态联网控制。
另一方面，仅在目的地地址(例如，目的地媒体访问控制(DMAC)地址)上匹配的匹配规则可被存储在较便宜的更高容量存储装置(诸如，静态随机存取存储器(SRAM)、二元内容可寻址存储器(CAM)等)中。当前交换机硬件包含允许基于DMAC头字段的匹配和转发的非常大的表。因此，尽管基于目的地地址的匹配规则也是粗粒度规则，但这些类型的规则中的许多规则可被存储在较便宜的更高容量存储装置中。
将多个路径用于转发包的问题的当前解决方案包括等成本多径传输(ECMP)和多链路透明互连(TRILL)。在网络层堆栈中，第一层L1是物理层，L2是链路(例如，以太网)层，并且L3是网络(例如，IP)层。ECMP通常被实现在L3层，其中L2交换机使用因特网协议(IP)地址与路由器连接。ECMP路由方案允许下一跳跃路由发生在多个等成本路径处。另一方面，TRILL是L2层多径解决方案，但需要专门硬件交换机支持。另外，当前多径解决方案在按照跳跃的基础上做出转发决定，这在端对端方面不是高效的。
说明性实施例利用当前硬件在L2提供端对端多径传输机制。该机制使得能够利用按照流的多径传输在软件定义的网络中进行多径转发的高效实现方式。该机制找到用于源目的地对的多转发路径的集合，并且为每个路径分派虚拟目的地媒体访问控制(MAC)地址(在这里被称为vMAC)。然后，该机制将基于虚拟目的地的转发规则安装在每个路径的交换机中。该机制还将所有路径的虚拟MAC(vMAC)到真实MAC重写规则安装在出口交换机中。然后，该机制配置入口交换机，以基于多径策略动态地选择流中的每个包的目的地MAC地址并且将流中的每个包的目的地MAC地址重写为虚拟MAC(vMAC)地址之一。
说明性实施例可被用在许多不同类型的数据处理环境中。为了提供用于描述说明性实施例的具体元件和功能的上下文，以下提供图1和图2作为可实现说明性实施例的各方面的示例性环境。应该理解，图1和图2仅是例子，而不是旨在断言或暗示关于可实现本发明的各方面或各实施例的环境的任何限制。可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对所描述的环境做出许多变型。
图1描述可实现说明性实施例的各方面的示例性分布式数据处理系统的图形表示。分布式数据处理系统100可包括可实现说明性实施例的各方面的计算机的网络。分布式数据处理系统100包含至少一个网络102，网络102是用于提供在分布式数据处理系统100内连接在一起的各种装置和计算机之间的通信链路的介质。网络102可包括连接，诸如有线、无线通信链路或光纤光缆。
在描述的例子中，服务器104和服务器106以及存储单元108连接到网络102。另外，客户机110、112和114也连接到网络102。这些客户机110、112和114可以是例如个人计算机、网络计算机等。在描述的例子中，服务器104将数据(诸如，引导文件、操作系统镜像和应用)提供给客户机110、112和114。在描述的例子中，客户机110、112和114是服务器104的客户机。分布式数据处理系统100可包括未示出的额外的服务器、客户机和其它装置。
在描述的例子中，分布式数据处理系统100是具有网络102的因特网，网络102代表使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)协议组彼此通信的全世界的网络和网关的集合。在因特网的中心是主节点或主机计算机之间的高速数据通信线路的骨干网，所述主节点或主机计算机包括对数据和消息进行路由的成千上万的商业、政府、教育和其它计算机系统。当然，分布式数据处理系统100也可被实现为包括许多不同类型的网络，诸如例如内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。如上所述，图1旨在用作例子，而不是用作对本发明的不同实施例的架构限制，因此，针对可实现本发明的说明性实施例的环境，图1中示出的特定元件不应该被视为是限制性的。
图2是可实现说明性实施例的各方面的示例性数据处理系统的框图。数据处理系统200是计算机(诸如，图1中的客户机110)的例子，实现本发明的说明性实施例的各处理的计算机可用代码或指令可位于该计算机中。
在描述的例子中，数据处理系统200采用集线器架构，该集线器架构包括北桥和存储器控制器集线器(NB/MCH)202、以及南桥和输入/输出(I/O)控制器集线器(SB/ICH)204。处理单元206、主存储器208和图形处理器210连接到NB/MCH 202。图形处理器210可通过加速图形端口(AGP)连接到NB/MCH 202。
在描述的例子中，局域网(LAN)适配器212连接到SB/ICH 204。音频适配器216、键盘和鼠标适配器220、调制解调器222、只读存储器(ROM)224、硬盘驱动器(HDD)226、CD-ROM驱动器230、通用串行总线(USB)端口和其它通信端口232、以及PCI/PCIe装置234通过总线238和总线240连接到SB/ICH 204。PCI/PCIe装置可包括例如以太网适配器、附加卡和用于笔记本计算机的PC卡。PCI使用卡总线控制器，而PCIe不使用卡总线控制器。ROM 224可以是例如闪速基本输入/输出系统(BIOS)。
HDD 226和CD-ROM驱动器230通过总线240连接到SB/ICH 204。HDD 226和CD-ROM驱动器230可使用例如集成驱动电子设备(IDE)或串行高级技术附件(SATA)接口。超级I/O(SIO)装置236可连接到SB/ICH 204。
操作系统在处理单元206上运行。操作系统协调并提供对图2中的数据处理系统200内的各种部件的控制。作为客户机，操作系统可以是可商业上获得的操作系统，诸如面向对象的编程系统(诸如，JavaTM编程系统)可结合操作系统运行，并且提供从在数据处理系统200上执行的JavaTM程序或应用对操作系统的调用。
作为服务器，数据处理系统200可以是例如运行高级交互执行操作系统或操作系统的eServerTMSystem计算机系统。数据处理系统200可以是在处理单元206中包括多个处理器的对称多处理器(SMP)系统。替选地，可采用单处理器系统。
用于操作系统、面向对象的编程系统、和应用或程序的指令位于存储装置(诸如，HDD 226)上，并且可被加载到主存储器208中以由处理单元206执行。本发明的说明性实施例的处理可由处理单元206使用计算机可用程序代码来执行，该计算机可用程序代码可位于存储器(诸如例如，主存储器208、ROM 224)中、或者位于例如一个或多个外围装置226和230中。
总线系统(诸如，如图2中所示的总线238或总线240)可包括一个或多个总线。当然，可使用任何类型的通信结构或架构实现该总线系统，所述通信结构或架构提供连接到该结构或架构的不同部件或装置之间的数据的传输。通信单元(诸如，图2的调制解调器222或网络适配器212)可包括用于发送和接收数据的一个或多个装置。存储器可以是例如主存储器208、ROM 224、或诸如布置在图2中的NB/MCH 202中的高速缓存。
本领域普通技术人员将会理解，图1和图2中的硬件可根据实现方式而不同。除图1和图2中描述的硬件之外或者替代图1和图2中描述的硬件，还可使用其它内部硬件或外围装置(诸如，闪存、等同的非易失性存储器或光盘驱动器等)。此外，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，说明性实施例的处理可应用于除前述SMP系统之外的多处理器数据处理系统。
此外，数据处理系统200可采用许多不同数据处理系统中的任何形式，包括客户机计算装置、服务器计算装置、平板计算机、膝上型计算机、电话或其它通信装置、个人数字助手(PDA)等。在一些说明性例子中，数据处理系统200可以是例如便携式计算装置，该便携式计算装置被配置为具有闪存以提供用于存储操作系统文件和/或用户产生的数据的非易失性存储器。基本上，数据处理系统200可以是任何已知的或者以后开发的数据处理系统而没有架构限制。
再次参照图1，网络102包括多个网络路由和转发装置，例如交换机、路由器等。耦合到网络102的一个或多个计算装置(例如，服务器104或106)可实现网络控制器(诸如，软件定义的网络(SDN)控制器)，根据说明性实施例，网络控制器提供用于使用用于目的地的多个虚拟MAC地址进行多径转发的机制。控制器保持数据流到一组转发路径的映射，每个路径具有对应的虚拟MAC(vMAC)地址。当源计算装置(诸如，客户机计算装置110)例如希望与目的地计算装置(例如，服务器104或客户机计算装置112)进行通信时，在源装置和目的地装置之间建立数据流。在建立这个数据流时，SDN控制器等可将基于虚拟目的地的转发规则安装在每个路径的网络102的交换机中。SDN控制器还将所有路径的虚拟MAC(vMAC)到真实MAC重写规则安装在出口交换机中，以及配置入口交换机以动态地从这组路径中选择路径并且将目的地MAC地址重写为对应的虚拟MAC(vMAC)地址。因此，对于流中的每个包，入口交换机将目的地MAC地址重写为合适的虚拟MAC(vMAC)地址，并且交换机已经配置有用于合适地转发包的规则。
图3是可实现说明性实施例的各方面的示例性软件定义的网络的框图。在软件定义的网络中，端点装置320、340、350经由交换机331-338进行通信。端点计算装置320可包括虚拟机监视器(VMM)321(也被称为管理程序)、和一个或多个虚拟机323。VMM 321包括虚拟交换机(vSwitch)322。类似地，端点计算装置340可包括VMM 341、和一个或多个343，并且VMM 341可包括虚拟交换机(vSwitch)342。
在软件定义的联网(SDN)中，集中控制器310计算用于以太网包转发的规则并且将这些规则安装到包括虚拟交换机(vSwitch)322、342的交换机331-338。SDN控制器310运行网络控制应用311，网络控制应用311可包括路由、拓扑、服务质量(QoS)、安全、监测等。交换机331-338和虚拟交换机(vSwitch)322、342包括用于存储来自SDN控制器310的规则的可编程转发表。使用这些规则，例如，交换机将包从源端点计算装置320转发到目的地端点计算装置340。
对于所有的流仅允许一个路径导致低效率。多径传输允许给定流从多个路径中进行选择。说明性实施例提供一种使得能够利用按照流的多径传输在软件定义的网络中进行多径转发的高效实现方式的机制。
图4表示根据说明性实施例的源和目的地之间的多个端对端路径。在图4中描述的例子中，源端点计算装置320可经由三个路径的集合与目的地端点计算装置340进行通信。一般的多径集合可包括多个不同长度的最短路径、不相交路径、或具有共享跳跃的路径等。数据中心网络拓扑提供在为源目的地对选择多径集合时的显著灵活性。
根据说明性实施例，逻辑上集中的控制器310将唯一虚拟MAC(vMAC)地址分派给源目的地对的多径集合中的每个路径。逻辑上集中的控制器310使用分派的虚拟MAC(vMAC)地址将每个路径的基于目的地的转发规则安装在交换机中。目的地主机340被配置为接受以虚拟MAC(vMAC)地址为目的地的包。这可以通过在混杂模式下配置目的地340网络接口卡(NIC)来实现。替选地，SDN控制器310可配置出口交换机、虚拟交换机(vSwitch)342、或物理边缘开关338，以将目的地MAC地址从虚拟MAC(vMAC)地址重写为真实MAC地址。
图5表示根据说明性实施例的多径规则安装。网络控制应用511为源目的地对创建多径集合，并且将路径集合提供给控制器310，控制器310将虚拟MAC(vMAC)地址分派给集合(vMAC1，vMAC2，vMAC3)中的每个路径。然后，控制器310基于使目的地MAC地址字段与虚拟MAC(vMAC)地址相匹配来安装规则。
交换机331-338具有匹配头字段中的目的地MAC地址的规则的表，并且提供动作。例如，集合中的所有路径经过交换机331，交换机331具有匹配每个虚拟MAC(vMAC)地址的表并且将每个包转发给合适的端口。因此，在交换机331中，以vMAC1或vMAC3作为目的地地址的包被转发给端口1，并且以vMAC2作为目的地地址的包被转发给端口2。使用这些表，以vMAC1作为目的地地址的包被从虚拟交换机(vSwitch)322转发给交换机331、交换机334、交换机337、交换机338并且被转发给虚拟交换机(vSwitch)342。以vMAC2作为目的地地址的包被从虚拟交换机(vSwitch)322转发给交换机331、交换机333、交换机335、交换机338并且被转发给虚拟交换机(vSwitch)342。以vMAC3作为目的地地址的包被从虚拟交换机(vSwitch)322转发给交换机331、交换机334、交换机336、交换机335、交换机338并且被转发给虚拟交换机(vSwitch)342。
控制器310将规则安装在虚拟交换机(vSwitch)342中，这些规则将集合中的每个虚拟MAC(vMAC)地址重写为目的地地址。在替选实施例中，控制器310可将地址重写规则安装在物理出口交换机338中。
控制器310配置源所连接到的交换机，以通过目的地MAC地址多路解复用来提供按照流的多径传输。入口交换机通过匹配包头字段(源地址和端口、目的地地址和端口、协议)来识别新的流。入口交换机控制逻辑通过将目的地的虚拟MAC(vMAC)地址之一分派给该流来动态地为该流选择路由路径。入口交换机控制逻辑可使用随机或循环方案、或者基于将哈希函数应用于特定于流的包头字段的基于哈希的方案。
根据示例性实施例，路径选择配置可由入口交换机执行。利用由虚拟入口交换机(诸如，虚拟交换机(vSwitch)322)执行的配置，虚拟交换机可局部地执行动态路径选择。在这种情况下，控制器310预先安装所有路径并且预先利用各种选项来配置虚拟交换机(vSwitch)322。关于规则不存在于虚拟交换机(vSwitch)322中的新的流，包被转发给虚拟交换机(vSwitch)322的局部控制面逻辑。虚拟交换机(vSwitch)322的控制面选择路径之一，并且将基于选择的路径的对应规则安装在其数据面中。一旦虚拟交换机(vSwitch)的数据面被配置为沿着路径转发来自流的包，则使用所配置的路径转发属于该流的随后的包。
利用由物理入口交换机(诸如，交换机331)执行的配置，交换机使用OpenFlow协议与控制器310进行通信，控制器310执行路径选择并且将对应规则安装在交换机331的表中。关于规则不存在于物理入口交换机331中的新的流，交换机将包转发给控制器310。控制器310从新的流上的入口交换机获取“packet_in”消息，并且在为该流选择合适的虚拟MAC地址之后将新的规则安装在交换机331中以执行重写和转发。
图6表示可实现示例性实施例的各方面的开放虚拟交换机(Open vSwitch)。根据示例性实施例，可在开放虚拟交换机(OVS)中配置路径转发规则。在接收到流的第一个包时，OVS控制器对OVS数据路径进行编程，以将虚拟MAC(vMAC)地址映射之一用于该流。主机上的OVS控制器被配置为：基于安装的多径集合保持经更新的目的地MAC到虚拟MAC(vMAC)映射。流的第一个包被发送给OVS控制器，OVS控制器选择路径之一并且相应地对数据路径的动作进行编程以用于流中的随后的包。OVS控制器使包返回到数据路径。来自该流的随后的包由OVS数据路径根据由OVS控制器配置的流规则直接进行处理。
将在以下参照附图更详细地描述本发明的说明性实施例的以上方面和优点。应该理解，附图仅用于说明本发明的示例性实施例。本发明可包括未在附图中明确地示出但考虑到说明性实施例的本描述将会对于本领域普通技术人员而言容易地变得清楚的各方面、实施例和描述的示例性实施例的变型。
所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质是电子、磁、光学、电磁或半导体性质的系统、设备或装置、前述各项的任何合适的组合或其等同物。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举列表)将会包括下述各项：具有存储能力的电气装置、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、基于光纤的装置、便携式压缩盘只读存储器(CDROM)、光学存储装置、磁存储装置或前述各项的任何合适的组合。在这个文档的上下文中，计算机可读存储介质是可以包含或存储由指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序的任何有形介质。
在一些说明性实施例中，计算机可读介质是非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质是这样的任何介质：该介质不是无实体的信号或传播波，即不是纯信号或传播波本身。非暂态计算机可读介质可使用信号和传播波，但不是信号或传播波本身。因此，例如，以任何方式使用信号(诸如，例如保持它们的状态)的各种形式的存储装置和其它类型的系统、装置或设备可被视为在本描述的范围内的非暂态计算机可读介质。
另一方面，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，该数据信号中承载有计算机可读的程序代码。这种传播的信号可以采用各种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是并非计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。类似地，计算机可读存储介质是并非计算机可读信号介质的任何计算机可读介质。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
下面将参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，从而，存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品(article of manufacture)。
计算机程序指令也可被加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个方框中规定的功能/动作的处理。
图7是表示根据说明性实施例的用于在软件定义的数据中心网络中进行动态多径转发的机制的操作的流程图。操作开始(块700)，并且该机制找到用于源目的地对的多转发路径的集合(块701)。该机制为每个路径分派唯一虚拟目的地MAC地址(块702)。然后，该机制将基于虚拟目的地地址的转发规则安装在每个路径的交换机中(块703)。该机制还将所有路径的虚拟MAC地址到真实MAC地址重写规则安装在出口交换机中(块704)。该机制配置入口交换机，以基于多径策略动态地选择路径并且将目的地MAC重写为对应的虚拟MAC地址(块705)。其后，操作结束(块706)。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
因此，说明性实施例在软件定义的数据中心网络中提供动态多径转发。说明性实施例在当前的基本以太网硬件上提供L2多径传输。说明性实施例不像TRILL那样需要新的硬件/固件，并且不像ECMP那样将多径传输限制于L3。与当按跳跃执行路径选择时的情况相比，说明性实施例为端对端多径传输提供对路径选择的更多的理解，这导致更高效的网络使用。说明性实施例在结构中仅使用基于目的地的转发。多径规则可被安装在大得多的L2表中，而不是安装在TCAM中。说明性实施例还使用入口物理交换机、入口虚拟交换机(vSwitch)或OpenFlow控制器提供对流的路径分派的软件控制。说明性实施例提供多径传输的所有益处，包括更好的链路使用、更高的端对端带宽、更快的故障切换等。
如上所述，应该理解，说明性实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或者既包含硬件部件又包含软件部件的实施例的形式。在一个示例性实施例中，以软件或程序代码来实现说明性实施例的机制，所述软件或程序代码包括但不限于固件、常驻软件、微码等。
适合存储和/或执行程序代码的数据处理系统将会包括直接或通过系统总线间接耦合到存储部件的至少一个处理器。存储部件可以包括：在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器；大容量贮存器；和高速缓存，该高速缓存提供至少某些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量贮存器检索代码的次数。
输入/输出或I/O装置(包括但不限于键盘、显示器、指点装置等)可直接地或通过中间I/O控制器耦合到该系统。网络适配器也可耦合到该系统以便使得数据处理系统能够通过中间的私有或公共网络耦合到其它数据处理系统或远程打印机或存储装置。调制解调器、线缆调制解调器和以太网卡仅是当前可用的网络适配器类型中的一些。
出于说明和描述的目的提出了本发明的描述，而不是旨在穷尽或者局限于所公开的形式的本发明。对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变化将会是清楚的。选择并描述实施例，以便最好地解释本发明的原理、实际应用并且使得本领域的其他普通技术人员能够理解本发明的具有适合于设想的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种在逻辑上集中的控制器中的用于在软件定义的网络中进行动态多径转发的方法，所述方法包括：
识别用于流的多转发路径的集合，其中所述流的每个包由源端点发出并且具有与目的地端点对应的真实目的地地址；
为多转发路径的集合中的每个多转发路径分派虚拟目的地地址；
将基于虚拟目的地地址的转发规则安装在每个多转发路径的交换机中；
将重写规则安装在多转发路径的集合中的所有路径的出口交换机中，其中每个重写规则将虚拟目的地地址之一重写为真实目的地地址；以及
配置入口交换机，以基于多径策略动态地从多转发路径的集合中选择路径，并且将目的地地址从真实目的地地址重写为与选择的路径对应的虚拟目的地地址。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述目的地端点被配置为接收以虚拟目的地地址为目的地的包。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
配置主机源虚拟机管理器中的虚拟交换机，以通过目的地地址多路解复用来提供按照流的多径传输。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述虚拟交换机通过匹配包头字段来识别新的流并且将包转发给虚拟交换机控制逻辑。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述虚拟交换机控制逻辑通过将目的地的虚拟目的地地址之一分派给流而将转发路径分配给该流。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述虚拟交换机控制逻辑使用随机方案、循环方案或基于哈希的方案来分配转发路径。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述虚拟交换机控制逻辑配置虚拟交换机数据路径，以将目的地地址映射到为流中的所有包分派的虚拟地址。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述真实目的地地址是媒体访问控制MAC地址，并且其中每个虚拟目的地地址是虚拟MAC地址。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述出口交换机是目的地端点中的虚拟机管理器中的虚拟交换机。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述入口交换机是源端点中的虚拟机管理器中的虚拟交换机。
11.一种在逻辑上集中的控制器中的用于在软件定义的网络中进行动态多径转发的设备，包括：
处理器；和
存储器，耦合到处理器，其中所述存储器包括指令，当由处理器执行所述指令时，所述指令使处理器：
识别用于流的多转发路径的集合，其中所述流的每个包由源端点发出并且具有与目的地端点对应的真实目的地地址；
为多转发路径的集合中的每个多转发路径分派虚拟目的地地址；
将基于虚拟目的地地址的转发规则安装在每个多转发路径的交换机中；
将重写规则安装在多转发路径的集合中的所有路径的出口交换机中，其中每个重写规则将虚拟目的地地址之一重写为真实目的地地址；以及
配置入口交换机，以基于多径策略动态地从多转发路径的集合中选择路径，并且将目的地地址从真实目的地地址重写为与选择的路径对应的虚拟目的地地址。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述指令还使处理器：
配置源端点中的源虚拟机管理器中的虚拟交换机，以通过目的地地址多路解复用来提供按照流的多径传输。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述虚拟交换机通过匹配包头字段来识别新的流。
14.如权利要求12所述的设备，其中所述虚拟交换机的控制逻辑通过将目的地的虚拟目的地地址之一分派给流而将转发路径分配给该流。
15.如权利要求12所述的设备，其中所述虚拟交换机的控制逻辑配置虚拟交换机数据路径，以将目的地地址映射到为流中的所有包分派的虚拟地址。
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